见项梁答应决战，从来就不喜欢正面硬拼的项康当然有些唉声叹气，项羽、桓楚和季布等楚军猛将则是喜出望外，争先恐后的向项梁请令担任先锋，然后也不出意外，项梁果然把先锋重任交给了自己最喜爱的侄子项羽，项羽大喜拜谢，却没有注意到在帐外等候的韩姓亲兵正在仔细观察着他，还在心里说道：“此人虽然有勇无谋，但明显更比项康更得项梁喜爱，他如果能象冯仲一样的对我言听计从，倒也不失为一个可以考虑的对象。”
不过项康的提醒也不是毫无作用，次日一早，楚军主力先是小心翼翼的渡过汶水，欺近济水渡口下寨，然后立即搭建大量浮桥，以便楚军进兵决战。秦军那边却是毫无动静，眼睁睁的看着楚军搭桥开路，疏通直抵自军营外的进兵道路。
第三天清晨，楚军开始西渡济水，先是在济水西岸建立起了坚固的阻击阵地，然后才出动主力过河，从容而又小心的踏足济水西岸。秦军方面则是遵守诺言，直到上午巳时三刻才出动军队，大步过来与楚军主力正面决战。
不擅长阵战的项康依然还是被项梁留下守卫营地和渡口浮桥，保护楚军主力退路，不过与鲁县那一战不同，楚军不但在心理方面处于上风，还又会同了此前被包围而无法参战的楚军偏师，将出战兵力扩大为六万五千余人，所以项梁也没摆上次的乌龟阵，直接布置了一个攻守兼备的方阵。
主动发起进攻的依然还是秦军主力，在章邯的旗号指挥下，秦军两翼包抄，猛攻楚军方阵比较薄弱的两个侧翼，可惜项梁的阵战经验却远在章邯之上，早早就在楚军两翼部署了精锐军队驻守，排列着密集横队，先以弓弩迎头痛击秦军的冲阵之兵，继而又凶狠的挥舞长矛战戟，把迎面冲来的秦军打得抱头鼠窜。
冲不动楚军两翼，章邯只能是改为向楚军的背后下手，派遣车骑步兵混合编制的军队迂回到楚军背后，同时正面进击，妄图前后夹击楚军的方阵。然而项梁的令旗挥动间，项梁突然带着楚军骑兵从阵中杀出，猛冲秦军向楚军背后迂回的军队，并且力战击溃了秦军的混合军队，取得守功。
接下来的战斗，得到项燕亲传的项梁用千军万马当面给章邯上了一堂军事课，在项梁的令旗指挥下，楚军将士或是有条不紊的迅速变阵，或是主动出击，把不断冲来秦军杀得连连后退，临阵指挥让章邯眼花缭乱，自叹弗如，又在激战中整体变阵，把楚军方阵逐渐变换为容易集中力量作战的数阵，并且正面推进，直接向着秦军战阵杀来。
为了达成诱敌目的，也为了尽力争取胜利，章邯并没有故意放弃努力，面对着缓缓推进而来的楚军数阵，章邯不断的调兵遣将，加强正面防御，还一度分兵去奔袭楚军渡口，妄图切断楚军退路动摇楚军军心。但是很可惜，秦军的奇袭队却被严整以待的项康所部正面击溃，徒劳无功，同时楚军的密集数阵也象泰山压顶一样，把秦军压得难以喘气。
下午接近酉时，和历史上一样，章邯麾下的秦军主力终于还是挡不住项梁军的正面进攻，中军正面直接被撕开了一个大口子，楚军将士乘机杀入阵中，无须项梁指挥就直接变化为锥形阵，秦军中军大乱，纷纷向两翼散开躲避楚军锋芒，章邯见势已极，也只好赶紧下令鸣金，抢在楚军彻底把秦军正面切开前收兵回营，项梁乘机挥军追杀，斩获极大，秦军大败，被迫逃回营中守营，付出了相当不小的代价，也靠着留守营地的军队掩护，这才好不容易把主力撤回营中。
再次获胜后的楚军又一次欢声雷动，项梁更是喜形于色，还用马鞭指着秦军营地大笑道：“章邯小儿，斗智你斗不过我军，斗阵你更加斗不过我军，老夫倒要看看，你这次还能玩出什么样的花样？”
大笑过后，乘着天色还没有全黑，项梁又立即下令收兵，道：“鸣金，收兵回营，等明天再来找章邯小儿算帐，这一次，绝对不能让这个匹夫再溜了！”